Restdruckventil
Die Erfindung betrifft ein Restdruckventil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .
Ein derartiges Restdruckventil ist aus der EP 0 987 475 B1 der Anmelderin bekannt. Das bekannte, in unterschiedliche Strömungsrichtungen durchströmbare Restdruckventil dient dabei zum Halten eines bestimmten Restdruckes innerhalb eines druckluftbeaufschlagten Federbeins in einem Kraftfahrzeug. Das aus der genannten Schrift bekannte Restdruckventil hat sich dabei in der Praxis als zuverlässiges Ventil herausgestellt, das den gestellten Anforderungen gerecht wird. Es ist jedoch insbesondere durch das Vorsehen von mehreren, in Längsrichtung des Ventilgehäuses in einem der Ventilgehäusebauteile ausgebildeten Längsbohrungen, die Teil eines Strömungsdurchgangs für das Strömungsmedium sind, relativ aufwendig ausgebildet. Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Restdruckventil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass dieses unter fertigungstechnischen Gesichtspunkten besonders einfach und genau herstellbar ist. Diese Aufgabe wird mit einem Restdruckventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Der Erfindung liegt dabei die Idee zugrunde, insbesondere die beim Stand der Technik vorhandenen Längsbohrungen, die durch separate, spanende Fertigungsschritte hergestellt sind, durch einen Ringraum zu ersetzen, der sich beim Zusammenfügen der beiden Ventilgehäuseteile durch die Geometrie der Ventilgehäuseteile automatisch ausbildet und somit keinerlei separater Bearbeitung bzw. Herstellung bedarf.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Restdruckventils sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtli-
che Kombinationen aus zumindest zwei von in den Ansprüchen, der Beschreibung und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.
Eine besonders einfache und genaue Herstellbarkeit des Gegenelements, das mit dem Dichtelement zusammenwirkt, um beim Unterschreiten eines bestimmten Mindestdrucks den Strömungsweg für das Strömungsmedium zu sperren, wird erzielt, wenn das Gegenelement durch einen radial zur Längsachse des Ventilgehäuses umlaufenden Wandabschnitt des ersten Ventilgehäuseteils gebildet ist.
In einer ersten konstruktiven Ausgestaltung des Dichtelements ist es dabei vorgesehen, dass dieses auf der dem Wandabschnitt zugewandten Seite in einer Ausnehmung einen O-Ring aufweist, der zum Sperren des Strömungswegs an dem Wandabschnitt anliegt. Da es sich bei dem O-Ring um ein Normteil handelt werden dadurch der Fertigungsaufwand bzw. die Fertigungskosten nur relativ gering erhöht und es kann darüber hinaus besonders einfach im Versagensfall ausgetauscht werden.
Alternativ zu einem O-Ring ist es jedoch auch möglich, dass das Dichtelement auf der dem Wandabschnitt zugewandten Seite eine aus elastischem Material bestehende, ringförmige oder zylindrische Dichtung aufweist, die mit einer Stirnfläche zum Sperren des Strömungsweges an einer Dichtkante des Wandabschnitts anliegt. Insbesondere durch die Ausbildung der Dichtkante am Wandabschnitt wird dabei eine besonders hohe Dichtwirkung durch eine relativ hohe Flächenpressung zwischen der Dichtkante und dem Dichtelement bzw. der Dichtung erzielt.
Zum Verbinden der beiden Ventilgehäuseteile wird in einer ersten konstruktiven Ausbildung vorgeschlagen, dass diese durch eine Schraubverbindung mitein- ander verbunden sind. Dadurch wird insbesondere eine besonders einfache Montage ermöglicht und darüber hinaus ist ein Auseinanderbau des Ventilgehäuses bzw. ein wieder Trennen der beiden Ventilgehäuseteile mit einfachem Werkzeug möglich.
Um beim Vorsehen einer Schraubverbindung zwischen den beiden Ventilgehäuseteilen eine zuverlässige und sichere Abdichtung des Ventilgehäuses nach außen hin zu ermöglichen, bei der gleichzeitig keinerlei Feuchtigkeit oder ähnli- ches in das Ventilgehäuse eindringen kann, wird darüber hinaus vorgeschlagen, dass wenigstens eines der beiden Ventilgehäuseteile optional einen radial umlaufenden Flanschbereich aufweist, der beim Verbinden der beiden Ventilgehäuseteile mittels der Schraubverbindung als Axialanschlag wirkt, und dass in dem wenigstens einen Flanschbereich eine ringförmige Ausnehmung zur Aufnahme einer als O-Ring ausgebildeten Dichtung ausgebildet ist. Weiterhin wirkt der flanschförmige Bereich zur Montagevereinfachung.
In einer alternaiven Ausbildung zur Herstellung der Verbindung der beiden Ventilgehäuseteile wird vorgeschlagen, dass diese durch eine Laserschwei ßverbin- dung miteinander verbunden sind. Eine derartige Verbindung hat den besonderen Vorteil, dass gegenüber einer Schraubverbindung auf ein zusätzliches Dichtelement (z.B. in Form eines O-Ring) verzichtet werden kann.
Um beim Zusammenfügen der beiden Ventilgehäuseteile die axiale Position der beiden Ventilgehäuseteile zueinander ohne zusätzliche Hilfs- bzw. Montagehilfsmittel zu ermöglichen wird darüber hinaus in einer konstruktiv vorteilhaften Ausgestaltung vorgeschlagen, dass eines der Ventilgehäuseteile einen flansch- förmig umlaufenden Bund aufweist, gegen den beim Fügen der beiden Ventilgehäuseteile das andere Ventilgehäuseteil mit einer Stirnfläche anliegt.
Dieser Anlagebereich kann in fertigungstechnisch bevorzugter Art und Weise gleichzeitig der Bereich sein, in dem die Laserschweißverbindung die beiden Ventilgehäuseteile miteinander verbindet. Um zu verhindern, dass Leckageluft über die Führung des Dichtelements an die Umgebung abgegeben wird, wird darüber hinaus in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, dass das Dichtelement kolbenartig ausgebildet ist, und dass das Dichtelement im Bereich der Aufnahme im ersten
Ventilgehäuseteil an einer Umfangsfläche eine Ringnut aufweist, in der ein Dichtelement, insbesondere in Form eines O-Rings angeordnet ist, das an der Aufnahme anliegt. Besonders bevorzugt ist dabei eine Ausgestaltung, bei der ein Kraftspeicher in einem Kraftspeicherraum angeordnet ist, der mittels wenigstens einer Entlüftungsbohrung mit der Umgebung verbunden ist. Dadurch wird insbesondere vermieden, dass die durch den Kraftspeicher einstellbare Gegenkraft, über die der Mindestdruck in dem Druckspeicher eingestellt wird, durch in den Aufnah- meraum für den Kraftspeicher einströmende Luft bzw. einströmendes Strömungsmedium verfälscht wird.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung besonders bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.
Diese zeigt in:
Fig. 1 einen Teillängsschnitt durch den oberen Teil eines druckluftbeaufschlag- ten sowie ein Restdruckventil enthaltenden Federbeins in einem Kraftfahrzeug,
Fig. 2
und
Fig. 3 ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Restdruckventils in unterschiedlichen Winkellagen in jeweils teilweise geschnittener Seitenansicht,
Fig. 4 ein zweites, gegenüber den Fig. 2 und 3 abgewandeltes Restdruckventil in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht und
Fig. 5 ein drittes, gegenüber den Fig. 2 bis 4 abgewandeltes Restdruckventil in teilweise geschnittener Seitenansicht.
Gleiche Bauteile bzw. Bauteile mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen. In einem in der Fig. 1 nur mit seinem oberen Bereich wiedergegebenen druckluftbeaufschlagten Federbein 100 für ein Kraftfahrzeug ist an einer Firstöffnung 101 im Bereich 102 eine trichterartige Halterung 105 für ein Restdruckventil 10 (das auch als Restdruckhalteventil bezeichnet wird) festgelegt. Das Restdruckventil 10 ist mit einem Schraubenhals 12 in einer schachtartigen Öffnung 106 in der Halterung 105 angeordnet. Mit dem Restdruckventil 10 soll in einem Kopfraum 108 des Federbeins 100 ein insbesondere bestimmter minimaler Restdruck gewährleistet werden. Wird dieser minimale Restdruck, beispielsweise ein Druck von 4 bar, erreicht, so schließt das Restdruckventil 10 und dichtet somit den Kopfraum 108 ab.
In den Fig. 2 und 3 ist das Restdruckventil 10 bei einer ersten Ausführungsform der Erfindung näher dargestellt. Das Restdruckventil 10 weist ein Ventilgehäuse 15 auf, das aus zwei miteinander verbundenen Ventilgehäuseteilen 16, 17 besteht. Das erste Ventilgehäuseteil 16, an dem auch der Schraubenhals 12 aus- gebildet ist, ist im Wesentlichen hülsenförmig ausgebildet, und weist einen Bereich 18 mit dem Schraubenhals 12 auf, der gegenüber einem Bereich 19 des Ventilgehäuseteils 16 einen geringeren Durchmesser aufweist. Die beiden Bereiche 18, 19 sind mittels eines im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse 20 des Restdruckventils 10 angeordneten, ringförmigen Wandabschnitts 21 mit- einander verbunden. An dem dem Kopfraum 108 abgewandten Ende des Schraubenhalses 12 ist ferner im Übergangsbereich zwischen den beiden Bereichen 18, 19 in einer Ringnut ein Dichtring 22 aufgenommen, der das in der Öffnung 106 eingeschraubte Restdruckventil 10 zur Umgebung hin abdichtet. Das zweite Ventilgehäuseteil 17 ist ebenfalls in etwa hülsenförmig ausgebildet, und ragt mit einem Abschnitt 24 in den Bereich 19 des ersten Ventilgehäuseteils 16 hinein. Der Abschnitt 24 weist dabei einen ersten Bereich 26 auf, dessen Außendurchmesser geringer ist als der Innendurchmesser des Bereichs 19
des ersten Ventilgehäuseteils 16, so dass zwischen den beiden Bereichen 19 und 26 ein Ringraum 28 ausgebildet ist, der Teil eines Strömungswegs 30 für das Strömungsmedium, insbesondere für die im Kopfraum 108 befindliche Luft, ist. Die eine, dem Bereich 18 des ersten Ventilgehäuseteils 16 zugewandte Stirnseite 29 ist axial beabstandet zum Wandabschnitt 21 des ersten Ventilgehäuseteils 16 angeordnet.
Auf der dem Schraubenhals 12 des ersten Ventilgehäuseteils 16 abgewandten Seite des zweiten Ventilgehäuseteils 17 weist dieses eine aus mehreren Boh- rungsabschnitten unterschiedlichen Durchmessers bestehende Sacklochbohrung 32 auf. Von der Sacklochbohrung 32 gehen bevorzugt mehrere, in gleichmäßigen Winkelabständen zueinander angeordnete Verbindungskanälen in Form von Querbohrungen 33 aus, von denen in den Figuren lediglich eine Querbohrung 33 erkennbar ist. Die Querbohrung 33 mündet auf der der Sack- lochbohrung 32 abgewandten Seite in den Ringraum 28 und ist ebenfalls Teil des Strömungswegs 30. Die Sacklochbohrung 32 ist insbesondere über eine Gewindeverbindung mit einer Druckluftquelle, vorzugsweise einem Druckluftkompressor, verbunden, über die der Kopfraum 108 des Federbeins 100 bei geöffnetem Restdruckventil 10 mit Druckluft beaufschlagt wird.
Neben dem ersten Bereich 26 weist das zweite Ventilgehäuseteil 17 im Abschnitt 24 einen zweiten Bereich 34 auf, dessen Außendurchmesser gegenüber dem ersten Bereich 26 vergrößert ist. Insbesondere entspricht der Außendurchmesser des zweiten Bereichs 34 im Wesentlichen dem Innendurchmesser des Bereichs 19 des ersten Ventilgehäuseteils 16, so dass beim axialen Zusammenfügen der beiden Ventilgehäuseteile 16, 17 sich das zweite Ventilgehäuseteil 17 über den zweiten Bereich 34 zum ersten Ventilgehäuseteil 16 zentriert. Das zweite Ventilgehäuseteil 17 weist ferner einen flanschartig umlaufenden Bund 35 auf, der als Axialanschlag beim Zusammenfügen der beiden Ven- tilgehäuseteile 16, 17 wirkt, sobald der Bund 35 an der dem Schraubenhals 12 gegenüberliegenden Stirnfläche 36 des ersten Ventilgehäuseteils 16 anliegt.
Um die beiden Ventilgehäuseteile 16, 17 unverlierbar miteinander zu verbinden und gleichzeitig abzudichten, ist im Übergangsbereich zwischen dem Bund 35 und der Stirnfläche 36 eine Schweißverbindung mit einer radial umlaufenden Schweißnaht 38 ausgebildet, die bevorzugt mittels einer Laserstrahleinrichtung ausgebildet wird.
Auf der der Sacklochbohrung 32 gegenüberliegenden Seite weist das zweite Ventilgehäuseteil 17 eine Aufnahme 40 zur gleitenden Führung eines kolbenartig ausgebildeten Dichtelements 41 auf. Hierbei weist das Dichtelement 41 , das entlang der Längsachse 20 des Restdruckventiles 10 bewegbar angeordnet ist, innerhalb der Aufnahme 40 eine an ihrem Außenumfang ausgebildete Ringnut 42 auf, in der ein O-Ring 43 angeordnet ist, der an der Innenwand der Aufnahme 40 anliegt. Innerhalb der Aufnahme 40 ist weiterhin eine Druckfeder 45 angeordnet, die als Kraftspeicher wirkt, wobei über die Geometrie der Druckfeder 45 (Länge, Durchmesser, Federhärte usw.) der gewünschte Restdruck des Restdruckventils 10 eingestellt wird. Die Druckfeder 45 stützt sich zwischen dem Grund 46 der Aufnahme 40 und dem Boden 47 des topfförmigen Dichtelements 41 ab, wobei ein dornartiger Fortsatz 48 des zweiten Ventilgehäuseteils 17 als Führung für die Druckfeder 45 dient.
Wie insbesondere anhand der Fig. 2 erkennbar ist, geht vom Grund 46 der Aufnahme 40 in einem radial äußeren Bereich wenigstens eine in Längsrichtung verlaufende, im Ausführungsbeispiel trichterförmige Entlüftungsbohrung 49 aus, in deren in Verbindung mit der Umgebung befindlichem Strömungsweg noch ein O-Ring 50 als Schutzelement gegen das Eindringen von Schmutz, Feuchtigkeit o.Ä. in die Aufnahme 40 angeordnet ist, der in einem Einstich 51 des zweiten Ventilgehäuseteils 17 aufgenommen ist.
Der Kolbenboden 53 des Dichtelements 41 weist auf der dem Schraubenhals 12 zugewandten Seite bei dem in den Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiel eine runde bzw. plattenförmige Dichtung 55 auf, die elastisch ausgebildet ist bzw. aus einem elastischen Material besteht. Bei der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Stellung des Dichtelements 41 ist das Dichtelement 41 in einer
Stellung dargestellt, bei der dieses den Strömungsweg 30 versperrt. Hierbei wirkt die Dichtung 55 mit einer an dem Wandabschnitt 21 auf der der Dichtung
55 zugewandten Seite ausgebildeten, radial umlaufenden Dichtkante 56 zusammen. Dadurch wird in dem Kopfraum 108 des Federbeins 100 der ge- wünschte (minimale) Restdruck aufrecht erhalten.
Befindet sich das Restdruckventil 10 bzw. dessen Dichtelement 41 hingegen in einer Stellung, bei der der Strömungsweg 30 freigegeben ist, ist die Dichtung 55 von der Dichtkante 56 axial beabstandet angeordnet. Dadurch kann die im Kopfraum 108 befindliche Druckluft über die im Bereich des Schraubenhalses 12 im ersten Ventilgehäuseteil 16 ausgebildete Bohrung 58 und den Raum zwischen dem Wandabschnitt 21 und der Dichtung 55 in den Ringraum 28, und von dort über die Querbohrungen 33 in die Sacklochbohrung 32 und die Umgebung gelangen. Weiterhin kann bei geöffnetem Restdruckventil 10 über die (nicht dargestellte) Druckluftquelle der Kopfraum 108 des Federbeins 100 mit Druckluft befüllt werden. Hierzu wird das Dichtelement 41 bzw. die Dichtung 55 entgegen der Federkraft der Druckfeder 45 durch die einströmende Druckluft von ihrem Dichtsitz abgehoben. Das Restdruckventil 10 ist somit über den Strömungsweg 30 in zwei Richtungen durchströmbar, und bildet lediglich beim Unterschreiten des über die Druckfeder 45 eingestellten Restdrucks eine Sperre aus.
In der Fig. 4 ist eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung mit einem Restdruckventil 10a dargestellt. Das Restdruckventil 10a unterscheidet sich von dem Restdruckventil 10 im Bereich seines Dichtelements 41 a. Hierbei weist das Dichtelement 41 a einen gestuft ausgebildeten Kolbenboden 53a auf, bei dem in einer radial umlaufenden Aufnahme 59 ein O-Ring 60 angeordnet ist, der in der Sperrstellung des Restdruckventils 10a an dem Wandabschnitt 21 a des ersten Ventilgehäuseteils 16a dichtend anliegt. Gegebenenfalls kann es dabei vorge- sehen sein, dass die eine Stirnseite 61 des Kolbenbodens 53a sich ebenfalls im Anlagekontakt mit dem Wandabschnitt 21 a befindet. Wesentlich ist auch, dass der Wandabschnitt 21 a, im Gegensatz zum Wandabschnitt 21 , keine Dichtkante
56 wie beim Restdruckventil 10 aufweist.
In der Fig. 5 ist ein nochmals abgewandeltes Restdruckventil 10b dargestellt, das sich von dem Restdruckventil 10a dadurch unterscheidet, dass die beiden Ventilgehäuseteile 16b, 17b mittels einer Schraubverbindung 65 miteinander verbunden sind. Hierbei weist das zweite Ventilgehäuseteil 17b einen flansch- förmig umlaufenden, als Axialanschlag wirkenden Bund 66 auf, der auf der dem ersten Ventilgehäuseteil 16b zugewandten Seite in einer ringförmigen Aufnahme 67 einen O-Ring 68 trägt, der beim Verschrauben der beiden Ventilgehäuseteile 16b, 17b die Schraubverbindung 65 nach außen hin abdichtet. Selbstverständlich ist es auch möglich, auf den O-Ring 68 zu verzichten und bei- spielsweise durch Einbringen eines Klebstoffes oder einer Dichtmasse im Bereich der Schraubverbindung eine Abdichtung auszubilden.
Die soweit beschriebenen Restdruckventile 10, 10a und 10b können in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungs- gedanken abzuweichen.